cemento portland - presentación
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CEMENTO PORTLAND
[72.02] INDUSTRIAS ICOMISIÓN 5
1° CUATRIMESTRE 2012
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CEMENTO PORTLAND
Introducción
Mercado
Proceso Productivo
Nuevas Tendencias
Impacto Ambiental
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DEFINICIÓN
Conglomerante formado a partir de una mezcla de caliza y arcilla calcinadas y
posteriormente molida
Tiene la propiedad de endurecer al contacto con el agua y conformar una
masa pétrea resistente y duradera
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COMPOSICIÓN DEL CEMENTO
•Clínker: componente principal que se obtiene de la calcinación de caliza y arcilla
•Yeso: se utiliza con el fin de retardar el fraguado (4 - 5%)
•Agua
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CALIZAS Y ARCILLAS
•Caliza: Carbonato de Calcio (70 – 75%)•Arcillas: (20 – 25%)
-Sílice: Oxido de Silicio-Alúmina-Óxido de Hierro-Sulfato de Calcio
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Compuesto Terminología Fórmulaquímica
Composición(%)
Silicato tricálcico Alita (C3S) 3CaO.SiO2 40-60
Silicato dicálcico Belita (C2S) 2CaO.SiO2 20-30
Aluminatotricálcico Felita (C3A) 3CaO.Al2O3 7-14
Aluminoferritotetracálcico Celita (C4FA) 4CaO.Al2O3.Fe2O3 05-12
COMPOSICIÓN DEL CLÍNKER
A su vez, se complementan con todo tipo de aditivos de acuerdo al requerimiento específico
de cemento
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COMPONENTES
•Silicato tricálcico: contribuye de manera muy importante a las resistencias iniciales
•Silicato dicálcico: aporta la resistencia del cemento luego de la fase inicial de fraguado
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COMPONENTES
•Aluminato tricálcico: fraguado casi instantáneo; confiere la resistencia durante las primeras horas
•Aluminoferrito tetracálcico: aumenta la durabilidad frente a los ataques químicos
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PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS
•Peso específico•Superficie específica•Resistencia mecánica•Dureza•Fraguado•Hidratación•Porosidad•Fluidez
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Tipo de cemento ASTM C150 designación
Composición (% en peso)
Alita Belita Felita Celita
Normal Tipo I 50 24 11 8
Moderado Tipo II 42 33 5 13
Resistencia rápida Tipo III 60 13 9 8
Bajo calor Tipo IV 26 50 5 12
Resistente a sulfatos Tipo V 40 40 4 9
TIPOS DE CEMENTO
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TIPOS DE CEMENTO
•Tipo I: destinado a obras de hormigón en general, no se le exigen propiedades especificas
•Tipo II: es resistente a la acción moderada de sulfatos, menor desprendimiento de calor que los cementos normales
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TIPOS DE CEMENTO
•Tipo III: alcanza alta resistencia inicial
•Tipo IV: el desprendimiento de calor es bajo
•Tipo V: ofrece alta resistencia a la acción de los sulfatos
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Propiedad Metales CerámicosResistencia a Compresión Regular Alta
Resistencia a Tracción Alta Casi NulaAlargamiento de Rotura Alto Casi Nulo
Tenacidad Buena Casi NulaDureza Buena Alta
Sensibilidad Defectos Superficiales Regular AltaResistencia a Choque Térmico Buena Mala
Resistencia a Altas Temperaturas Mala BuenaTransmisión Eléctrica Buena MalaTransmisión de Calor Buena Mala
Dilatación lineal Alta AltaEstructura Cristalina Cristalina o Vítrea
CEMENTO VS. METALES
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CEMENTO PORTLAND
Introducción
Mercado
Proceso Productivo
Nuevas Tendencias
Impacto Ambiental
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INDUSTRIA CEMENTERA ARGENTINA• Se encuentra relativamente distribuida a
lo largo del territorio nacional, con una mayor densidad de plantas en la ciudad de Bs.As.
• Existen cuatro empresas fabricantes:Loma Negra
Grupo MinettiCementos Avellaneda
Petroquímica Comodoro Rivadavia
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DISTRIBUCIÓN GEOGRÁFICA
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CAPACIDAD INSTALADA
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PRODUCCIÓN EN ARGENTINA
2005 2006 2007 2008 2009 2010 20110
2,000
4,000
6,000
8,000
10,000
12,000
14,000
(miles de toneladas)
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PRODUCCIÓN HISTÓRICA EN ARGENTINA
0
2,000,000
4,000,000
6,000,000
8,000,000
10,000,000
12,000,000
Tone
lada
s
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IMPORTACIONES Y EXPORTACIONES• Ambos indicadores muy bajos respecto a la
producción nacional• Relación Precio/Volumen muy baja:
costos de transporte afectan el valor del producto
• Producto sensible a la humedad transporte puede deteriorar el producto
• Difícil competir con productores del país de destino
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IMPORTACIONES Y EXPORTACIONES
2005 2006 2007 2008 2009 2010 20110
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
Exportaciones vs Despacho Interno
Exportación Despacho Interno
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IMPORTACIONES Y EXPORTACIONES
2005 2006 2007 2008 2009 2010 20110
2,000
4,000
6,000
8,000
10,000
12,000
14,000Producción vs Importaciones
Producción Importación
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OBRA PÚBLICA Y PRIVADA
• Afecta la demanda de cemento en gran medida• Razones que permiten esperar un aumento del
nivel de actividad:- Crecimiento de la economía- Impulso de obra pública en año electoral- Menor fuga de capitales- Suba de ingresos de la Agroindustria-El contexto inflacionario propicia la inversión “en ladrillos”
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OBRA PÚBLICA Y PRIVADA
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EVOLUCIÓN
• 1981: Inauguración de dos plantas Corcemar en Mendoza y una de Loma Negra en Catamarca
• 1987: Loma Negra expande la fábrica en Zapala a y moderniza sectores de la fábrica de Olavarría
• 1989: Loma Negra amplía la capacidad en Zapala a 300mil tn/año
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EVOLUCIÓN• 1989: - PCR amplía capacidad a 400 mil tn/año - Se inaugura un nuevo horno italiano que duplica la capacidad de producción de cales cementarias importantes ampliaciones e inauguración de plantas cae la capacidad utilizada del 64% al 31%
• Las fábricas destinan inversiones al abaratamiento de costos de electricidad y gas y eficiencia en despachos
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EVOLUCIÓN
• De 1981 al 2003: mercado interno concentración y centralización denuncias sobre cartelización
• Comparación internacional: la escala alcanzada por los capitales locales pareciera haber sido insuficiente para alcanzar los niveles de referencia mundial
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EVOLUCIÓN
• Las empresas compitieron y concentraron capital a fin de alcanzar una escala competitiva
• Hipótesis: los límites se debieron a un mercado chico que no posibilitó una expansión mayor
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PRINCIPALES PRODUCTORES NACIONALES
Loma Negra
Holcim S.A.
Cementos Avellaneda
PCR
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LOMA NEGRA• Comenzó sus actividades en 1926, y desde el 50 fue
adquiriendo diversas plantas:
-Planta de Olavarría -Zapla -Fábrica Catamarca (1980) Tecnología más avanzada del mundo
-Cemento San Martin S.A y molienda en Paraná -Creación de Cementos del Plata: contrato con ANCAP -Lomax (grupo hormigonero) -LomaSer Primer Supercentro Logístico
-L´Amallí Planta más grande y moderna de Sudamérica
Nuevas tecnologías y mercados
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HOLCIM (ARGENTINA) S.A.
• Fundada en 1930 (Cementos Minetti), se fueron expandiendo a partir de 1936:
-Planta de cemento en Capdeville
-Malagueño y Puesto Viejo
-Planta de Hormigones Se triplicó la capacidad instalada
• Adquirida por Holcim en 1998• Últimas adquisiciones en el 2008 (plantas de
hormigones y petróleo)
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CEMENTOS AVELLANEDA• Inicio de actividades en 1919 como SA Calera
Avellaneda• Instalación de Fábrica de Cemento Portland en 1933• Incorporación de hornos, máquinas hidratadoras
automáticas y molino vertical• Se incorporó en 1980 a un grupo español• Cementos Avellaneda S.A. tras la incorporación de El Gigante de San Luis • Lanzamiento al mercado de Cemento Petrolero y
Fillerizado
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PETROQUÍMICA COMODORO RIVADAVIA
• Inicio en 1921 como Compañía Ferrocarrilera de Petróleo (nacional) y a partir del 50 empezó a fabricar Cemento
• Se privatizó en 1978
• Se amplió la capacidad instalada y se construyó una nueva planta en Santa Cruz funcionando desde el 2008
- Mejoras, renovaciones, expansiones- Líder en el mercado de la construcción patagónico
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INDUSTRIA CEMENTERA MUNDIALProducción mundial
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PRODUCCIÓN POR REGIÓN
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PRODUCCIÓN POR PAÍS
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PRODUCCIÓN MUNDIAL (2011)
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PRODUCTORAS POR PAÍS
•Francia
Lafarge
•Suiza
Holcim•M
éxico
Cemex
•Alemania
Heidelberg
•Japón
Taiheiyo
•Italia
Buzzi
•Brasil
Votoratim
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Empresa Ventas Netas (Millones de Us$)
Capacidad (Millones de Tn)
Plantas de Cemento y Molienda
Holcim S.A. 23.306 216 141
Lafarge S.A. 21.215 225 166
Heidelberg Cement Group
S.A.17.663 118 99
Cemex S.A. 14.693 96 61
Italcementi Group S.A. 6.434 74 65
PRODUCCIONES PRINCIPALES
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COMPARACIÓN CON ARGENTINAConsumo de cemento por país (2010)
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CONSUMO PER CÁPITA
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PROYECCIÓN DE LA PRODUCCIÓNRegresión lineal (valores desde 1980)
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PROYECCIÓN DE LA PRODUCCIÓNRegresión múltiple (valores desde 2002)
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PROYECCIÓN DE LA PRODUCCIÓN
Año Producción (ton)
2012 12.756.651
2013 13.313.559
2014 13.854.922
2015 14.432.879
2016 15.081.645
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CEMENTO PORTLAND
Introducción
Mercado
Proceso Productivo
Nuevas Tendencias
Impacto Ambiental
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MATERIAS PRIMAS
• Caliza: se encuentra en Sierras de Olavarría y Barker, provincia de Buenos Aires. Su ley de carbonato de calcio puede alcanzar el 90%.
• Arcillas: la producción se concentra en la provincia de Buenos Aires. Otras provincias productivas son Córdoba, Mendoza,Chubut, Entre Ríos, Jujuy, La Rioja, Misiones, Neuquén, Salta, San Juan, San Luis, Santiago del Estero y Tucumán.
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DIAGRAMA DE FLUJO
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LAYOUT
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TRITURACIÓNTrituradora de mandíbulas
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TRITURACIÓN
Trituradora cónica
Trituradora de martillos
Fuente: http://www.sbmtrituradora.cl/faq/Trituradora_de_martillos.html
Trituradora de martillos
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MOLIENDA
Molino de rodillos
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MOLIENDAMolino de bolas
Molino de bolas
Fuente: http://www.portonartesano.com.ar
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PRECALENTAMIENTO• El precalentador hace uso de los gases de la
combustión del horno rotativo los cuales se encuentran a una temperatura de 1400ºC a 1500ºC
• Permiten ingresar la harina a una temperatura mucho mayor a la de ambiente, alrededor de unos 400 ºC, y garantizando además la eliminación de cualquier humedad que pudiera estar ingresando en la harina y con ello reduciendo la capacidad del horno rotativo para producir un clínker de calidad.
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PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
• Principio de separación de sólidos y gases a través del uso de ciclones. El gas con sólidos finos suspendidos ingresa a los ciclones y comienza a girar, el sólido va perdiendo
energía al chocar con las paredes y termina cayendo por gravedad, mientras que el gas limpiocontinúa su ascenso
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PRECALENTADOR DE CICLONES RSP
• Con este tipo de precalentadores se seca y precalienta totalmente el material y se calcina entre un 85% y un 95%, de esta manera dentro del horno prácticamente lo único que se realiza es la clinkerización
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PRECALENTADOR HUMBOLDT• Los ciclones usados tienen 6 m de
diámetro, con una capacidad de 2500 t/día, con un consumo específico de combustible de 800 Kcal/kg de clínker producido
• El material entrante a la sección del horno rotatorio esta a 800ºC y parcialmente calcinado con algunas de las reacciones de clinkerización ya empezadas
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PRECALENTADOR DOPOL• Los tramos primeros, terceros y
cuartos, contados de abajo arriba, consisten en ciclones dobles dispuestos en paralelo. El segundo tramo, el llamado “recinto turbulento“ está incluido como elemento único y trabaja a contra corriente. Las tuberías del tramo inferior (el más caliente) tienen sección elíptica
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PRECALENTADOR DE PARRILLA LEPOL
• Un lecho de material con una altura constante es transportado al horno rotatorio sobre una parrilla con placas de ranuras longitudinales. Los gases de escape calientes del horno fluyen a través de las ranuras y del lecho de material desde arriba hacia abajo. En caso necesario, el LEPOL es equipado con dos cámaras, que permiten que el gas pueda utilizarse varias veces
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HORNO ROTATIVO
• Dentro del horno rotativo se producen las reacciones de calcinación de la caliza y la cocción de la cal resultante junto con sílice, alúmina y óxido ferroso a elevada temperatura para obtener clínker
• Los hornos rotativos horizontales producen un clínker más homogéneo
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PARTES DEL HORNO ROTATIVO
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FUNCIONAMIENTO
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PROCESOS% de
longitud del horno
Proceso Temperatura (°C) Zona
33 Secado 100Fría
14 Precalefacción 100 – 550
25 Calcinación (disociación del carbonato cálcico) 550 – 1100 Intermedia
20 Clinkerización (combinación de la cal con los minerales de la arcilla) 1100 – 1450
Caliente
8 Enfriamiento 1450 – 1380
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REACCIONESCalcinación
CaCO3 CaO + CO2
ClinkerizaciónCaO + SiO2 (CaO)2.SiO2
CaO + SiO2 (CaO)3.SiO2
CaO + Al2O3 (CaO)3.Al2O3
CaO + Al2O3 + Fe2O3 (CaO)4.Al2O3.Fe2O3
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ENFRIAMIENTO
• El clínker al Rojo vivo no se puede transportar.• El clínker caliente es desfavorable para la
molienda del cemento• El enfriamiento adecuado perfecciona las
propiedades del cemento• El aprovechamiento térmico del clínker de unas
200Kcal/Kg clínker disminuye los costos de producción
Razones
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ENFRIADOR DE PARRILLA• El clínker al entrar al enfriador posee un temperatura
de 1360 a 1400ºC, con lo que el rendimiento térmico del enfriador se eleva un 72-75%. Utilizando aire en exceso el enfriador puede logar bajar la temperatura a menos de 65ºC lo que
permite una inmediata trituración.
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ENFRIADOR PLANETARIO• Cede el 25% del calor del clínker, a través de sus
paredes, al medio ambiente, además no genera aire residual, por cual no necesita un dispositivo desempolvador
• Se mueven conjuntamente con el horno, sin tener accionamiento propio. Los tubos de su enfriamiento individuales están, hasta
el 25% de su longitud revestidocon material refractario
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ENFRIADOR DE PARRILLA RECUPOL
• El enfriamiento se produce en dos zonas, en el tramo de preenfriamiento las toberas de inyección cambian el estado del clínker a uno parecido al fluidizado, en esta zona el enfriamiento es muy intenso
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ENFRIADOR DE CUBA VERTICAL
• La parte superior de la cuba tiene un diámetro más pequeño para elevar la velocidad del aire y crear un efecto de lecho fluidizado
• El enfriamiento se produce por choque térmico• No tiene aire residual por lo tanto no requiere una instalación desempolvadora
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COMPOSICIÓN DEL CLÍNKER
• 40-60 % de silicato tricálcico (CaO.SiO2 )
• 20-30 % de silicato dicálcico (2CaO.SiO2)
• 7-14 % de aluminato tricálcico (3CaO.Al2O3)
• 5-12 % de alumino ferrito tetracálcico (4CaO.Al2O3.Fe2O3 )
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ADITIVOS
• Sustancias que se incorporan al clínker para modificar alguna de sus propiedades. También pueden remover escorias indeseables y contaminantes
• Aditivos clásicos son la escoria de alto horno, cenizas y puzolanas volcánicas
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CLASIFICACIÓN POR TAMAÑO
• Permiten separar el cemento molido más grueso, que deben volver a la molienda, de las que tienen un tamaño óptimo para seguir en el proceso productivo
Zarandas
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ALMACENAMIENTO
• El clínker suele almacenarse a cielo abierto, a pesar de los problemas que causa el polvo. En lo referido al cemento, debe almacenarse a temperaturas bajas, ya que hay que evitar la deshidratación del yeso.
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TRANSPORTE
• 3 transportes por cinta: de la trituradora primaria a la secundaria, de la secundaria a la primaria y de la zaranda al depósito
Cinta transportadora
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TRANSPORTE
• Se puede clasificar como lentos, aquellos que descargan por simple gravedad, y los rápidos, que descargan por fuerza centrífuga. También se pueden clasificar como de correa, de cadena y los oscilantes.
Elevador de cangilones
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TRANSPORTE
• Pertenecen a la clase de transportadores movedizos, es decir, que la carga se desplaza mediante las oscilaciones del elemento portador de carga. Este tipo de transportador
no realiza la elevación de la carga por tramos inclinados
Transportador vibratorio
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TRANSPORTE
• Se utilizan para transportar materiales abrasivos y no abrasivos, en horizontal y oblicuo siempre que la pendiente no supere los 30°
Transportador de rosca
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TRANSPORTE
• El material a transportar se introduce en una corriente de aire, que arrastra el material a transportar. Se pueden clasificar según los sistemas: de impulsión y de aspiración.
Transportador neumático
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EMPAQUETADO Y DESPACHO
• La ensacadora lineal se utiliza para capacidades de llenado de hasta 80 tn/hora. A partir de las 120 tn/hora suele utilizarse la ensacadora rotativa.
• Hay dos formas de expedir los sacos. Ya sea de uno en uno o bien en forma palletizada.
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CEMENTO PORTLAND
Introducción
Mercado
Proceso Productivo
Nuevas Tendencias
Impacto Ambiental
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NUEVAS TENDENCIAS
•Retardadores•Aceleradores•Aditivos cementicios suplementarios•Aditivos superplastificantes•Fly Ash (Ceniza Volante)•Silica Fume
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CEMENTO PORTLAND
Introducción
Mercado
Proceso Productivo
Nuevas Tendencias
Impacto Ambiental
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IMPACTO AMBIENTALMaterias primas alternativas
• Sustitución de recursos naturales no renovables
• Sustitución de un porcentaje del clínker por compuestos alternativos
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Recuperación de residuos
• Con el fin de reducir la emisión de CO2
• Ahorro de combustibles fósiles no renovables
IMPACTO AMBIENTAL
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GRACIAS POR SU ATENCIÓN